รู้จักกับซูเปอร์โนวา

ซูเปอร์โนวา(supernova) คือ การระเบิดตัวของดาวฤกษ์ พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการระเบิดเพียงไม่กี่วันอาจเทียบได้กับพลังงานของดวงอาทิตย์ที่ส่องแสงมาตลอดช่วงชีวิต ซูเปอร์โนวาอาจส่องสว่างบนท้องฟ้าด้วยความสว่างระดับเดียวกับดวงจันทร์ และอาจกินเวลาเป็นอาทิตย์ หรือเป็นเดือน

ซูเปอร์โนวา ถูกค้นพบครั้งแรกในปีคศ. 185 โดยนักดาราศาสตร์ชาวจีน ตามบันทึกเขียนไว้ว่า ซูเปอร์โนวานี้ส่องสว่างนานอยู่แปดเดือนกว่าจะหายไปจากท้องฟ้า บันทึกนี้ สอดคล้องกับผลการสังเกตการณ์โดยนักดาราศาสตร์สมัยใหม่ ซึ่งสามารถค้นพบเศษของซูเปอร์โนวาได้ในบริเวณกลุ่มดาวที่นักดาราศาสตร์จีนได้บันทึกเอาไว้ และได้ตั้งชื่อไว้ว่า SN 185

SN 185

ทำไมต้องระเบิด?
กลไกของการเกิดซูเปอร์โนวา แบ่งเป็นสองพวกหลักๆ แบ่งตามลักษณะการเกิด คือ
-ชนิด Ia
เกิดจากระบบดาวคู่ ซึ่งดาวดวงหนึ่ง ได้กลายเป็นดาวแคระขาว ในขณะที่ดวงดาวคู่ ได้กลายเป็นดาวยักษ์แดง ซึ่งมีขนาดใหญ่ ทำให้ดาวแคระขาวสามารถดึงมวลสารจากดาวยักษ์แดงที่คู่กันได้ ตามหลักการ ดาวแคระขาวไม่สามารถมีมวลได้มากเกินกว่าค่าหนึ่ง(1.44 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) หลังจากที่ดาวแคระขาวได้ดึงดูดมวลสารจนมีมวลเกินค่าขีดจำกัดแล้ว ดาวแคระขาวไม่สามารถรักษาสภาพเดิมได้ จึงเกิดการยุบตัวของแกนกลาง ซึ่งจะเป็นตัวเร่งทำให้เกิดปฎิกิริยานิวเคลียร์ พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากปฎิกิริยานิวเคลียร์นี้เองที่เป็นตัวทำลายพลังงานยึดเหนี่ยวของดาวแคระขาว ทำให้มวลสารทั้งหลายถูกขับออกมาทำให้เห็นเป็นเศษซากการระเบิด

ลักษณะเฉพาะตัวของซูเปอร์โนวาชนิดนี้ คือ เราจะไม่พบไฮโดรเจน เพราะว่า ดาวแคระขาวประกอบด้วยธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจน เช่น ฮีเลียม คาร์บอน ออกซิเจน เศษซากการระเบิดนี้ เราจึงไม่พบสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนเลย

SN 1006 ซึ่งเป็นซากการระเบิดของซูเปอร์โนวาชนิด Ia

- ชนิด II, ชนิด Ib, ชนิด Ic
ทั้งสามชนิดนี้ มีกลไกการเกิดที่เหมือนกัน คือ เกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก(มากกว่า 10 เท่าของดวงอาทิตย์) เนื่องจากดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่มาก ช่วงระยะสุดท้ายก่อนที่ดาวฤกษ์จะระเบิด ภายในดาวฤกษ์จะประกอบด้วยชั้นของธาตุหนักซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของการเผาผลาญของปฎิกิริยานิวเคลียร์ โดยที่ การเผาผลาญจะไปสิ้นสุดที่เหล็ก เนื่องจากเหล็กเป็นธาตุที่พลังงานยึดเหนี่ยต่อนิวคลีออนสูงสุด จึงไม่สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อไปอีกได้

ระดับชั้นของธาตุหนักภายในดาวฤกษ์ก่อนระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา

เมื่อแกนกลางที่เป็นเหล็กของดาวฤกษ์นั้น มีมวลเท่ากับขีดจำกัดแล้ว แกนกลางจะเกิดการยุบตัวลง การยุบตัวเกิดขึ้นรวดเร็วมาก ทำให้เกิดคลื่นกระแทก ที่ผลักให้มวลสารชั้นนอกหลุดออกไปให้เห็นเป็นเศษซากการระเบิด

crab nebula เป็นซากการระเบิดของซูเปอร์โนวาชนิด II

ภายหลังการระเบิด เนื่องจากดาวฤกษ์ที่สามารถเกิดซูเปอร์โนวาชนิดนี้ ต้องมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์มาก แกนกลางที่ยุบตัวลงไปอาจจะกลายเป็นดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ

References
-http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova

-Lecture note in "Compact objects" for master's students in astronomy & astrophysics(in french), Eric Gourgoulhon and Phillipe Grandclement
-Lecture note in "Stars : Physics and Evolution"(also in french), Nicolas Prantzos